新型刺輥針布的齒形設計與應用

陳玉峰

（光山白鯊針布有限公司，河南信陽，465450）

新型高產梳棉機主要體現在高速度、高產量、高質量方面，由于刺輥梳理時采用握持分梳，梳理強度大，開松排雜效果好，但是對纖維損傷大，針布衰減周期很短，對成紗質量以及穩定性均有一定影響［1］。因此，針對新型梳理針布采取有效的針布幾何尺寸設計，最大限度地減少纖維損傷，做到開松、除雜、轉移、提高梳理度、降低落棉兼顧是新型刺輥針布的發展趨勢。

1 新型刺輥針布的設計特點

傳統刺輥針布的設計主要是考慮齒尖厚度、針布工作角度以及基部厚度等，能夠實現開松效果，但對適應梳棉機高速、高產、高質量，以及高含雜機采棉和新型纖維等方面存在明顯不足。新型刺輥針布的設計要重點解決這些問題，其規格參數要有相應的變化。

以減小基部厚度為發展趨勢，增加整體齒密，增強橫向梳理，為加大縱向齒距提供條件；刺輥針布工作角有加大趨勢；與齒形相互結合，針布總高降低；紡棉纖維縱向齒距呈加密趨勢，非棉纖維齒距呈增加趨勢；紡棉時，加大齒密要與減小工作角相平衡，紡化纖時，增加工作角度，降低針齒密度；齒頂面積設計細分，廢棉開松采用加厚齒尖，化纖及再生纖維素纖維采用薄齒，棉纖維采用薄型或超薄型齒尖；齒深一般采用淺齒深與高齒密、大工作角度設計相結合；齒尖角一般采用20°；齒形較多地采用圓弧齒；采用表面強化處理，增強齒尖硬度、耐磨度、表面光潔度。

2 新型刺輥針布的特征及使用效果

2.1 新型駝峰刺輥針布

2.1.1 刺輥針布特征

齒背采用駝峰齒形曲線設計，托持纖維易于向錫林轉移，利于提高刺輥部位后車肚落雜率，減少蓋板針布嵌雜、生條籽屑棉結及成紗紗疵；淺齒可提高針布齒部抗軋能力，防止齒尖側向彎曲倒伏；齒尖采用薄齒，提高穿刺能力，減少纖維損傷；縱向齒距提高開松度和減少纖維損傷兼顧；加大工作角，提高控制和穿刺纖維能力［2］。針布型號：AT5010×03621VCS（棉 纖 維）、AT5505×05030VCS（化纖）。幾何尺寸特征與常規刺輥針布對比如下。基中，新型駝峰針布工作角5°（化纖）、10°（棉），普通針布工作角10°。

針布 新型 普通

刺輥齒形 駝峰 直齒

密度 /［齒·（25.4 mm）-2］8543

齒尖厚度/mm0.180.24

縱向齒距/mm3.65.0

齒深/mm1.982.30

針布總高/mm 5.0、5.55.0

表面粗糙度Ra/μm0.120.20

2.1.2 應用實例

JWF1204型梳棉機，機采細絨棉，馬克隆值3.7，短絨率14.8%，長度30.6 mm，含雜2.1%，錫林速度420 r/min，刺輥速度970 r/min，梳棉定量22.5 g/5 m，出條速度110 m/min，環錠紡普梳14.6 tex紗。方案1采用普通刺輥針布，型號AT5010×05030V；方案2采用駝峰齒刺輥針布，型號AT5010×03621VCS。通過實踐，棉結清除率、成紗質量有明顯提高，試驗結果對比如下。

項目 方案1方案2

刺輥齒形 普通齒 駝峰齒

密度 /［齒·（25.4 mm）-2］8543

雜質/（粒·g-1）2617

棉結/（粒·g-1）4735

帶籽棉結/（粒·g-1）121

短絨率/%20.219.8

棉結清除率/%88.093.1

條干CV/%14.0413.71

-40%細節/（個·km-1）10693

-50%細節/（個·km-1）3.52.0

+50%粗節/（個·km-1）10997

+140%棉結/（個·km-1）965751

+200%棉結/（個·km-1）221167

條干CVb/%2.52.1

2.2 新型雙弧面齒刺輥針布

2.2.1 刺輥針布特征

雙弧形齒面刺輥的底角呈大負角-45°，使纖維不易沉積于齒根部，使刺輥上的纖維向刺輥齒尖分布，有利于錫林轉移刺輥表面纖維；齒背采用弧背形齒條，防止齒面纖維下沉，有利于未控端纖維后揚，對排雜、排短絨有效；縱向齒距減少2.0 mm～8.0 mm，齒尖厚度為0.16 mm，提高齒尖對纖維束的穿刺能力；齒距為5.0 mm；齒深為3.2 mm～3.6 mm，提高轉移效果；對表面進行涂層處理或者等離子處理，提高光潔度，降低與纖維的摩擦因數；紡棉工作角度一般要求在10°～20°，紡 化 纖 一 般 在0°～10°，具 體 型 號：AT5013×05030V、AT5610×05011、AT5620×04211。幾何尺寸與普通刺輥針布對如下。

針布 新型 普通

刺輥齒形 雙弧面 直齒

密度 /［齒·（25.4 mm）-2］43～8636

齒尖厚度/mm0.160.22

縱向齒距/mm5.05.0

齒深/mm3.2～3.62.68

工作角度/（°）10、13、2010

針布總高/mm5.65.6

表面粗糙度Ra/μm0.110.16

2.2.2 應用實例

JWF1216型梳棉機，采用機采細絨棉，馬克隆值4.8，短絨率15.1%，長度28.6 mm，含雜率2.6%，錫林速度450 r/min，刺輥速度870 r/min，梳棉定量24.0 g/5 m，出條速度130 m/min，普梳棉18.5 tex轉杯紗。方案1采用普通刺輥針布，型號AT5010×05030V；方案2采用雙弧面齒刺輥針布，型號AT5013×05030V。具體試驗結果對比如下。雙弧面齒刺輥針布利于纖維轉移，增加工作角度可以提高分梳能力，降低落棉率，針布齒尖厚度由0.22 mm減少到0.16 mm，齒尖變薄，減少纖維損傷，負底角漸變設計使纖維穩定在齒尖部位，利于梳理轉移，棉結清除率提升，短絨增長率下降，成紗質量得到了提升。

項目 方案1方案2

刺輥齒形 普通齒 雙弧齒

密度 /［齒·（25.4 mm）-2］3643

雜質/（粒·g-1）3117

棉結/（粒·g-1）6551

帶籽棉結/（粒·g-1）74

短絨率/%16.716.4

棉結清除率/%79.084.0

后車肚落棉率/%3.93.1

條干CV/%13.5713.22

-50%細節/（個·km-1）118

+50%粗節/（個·km-1）4119

+200%棉結/（個·km-1）9252

+280%棉結/（個·km-1）222

條干CVb/%2.11.9

單紗強力/cN218229

最低強力/cN183184

2.3 高齒密薄齒尖刺輥針布

2.3.1 刺輥針布特征

齒密90齒/（25.4 mm）2～100齒/（25.4 mm）2，增加梳理效果；齒尖厚度為0.14 mm，齒薄提高穿刺能力；齒距一般在2.0 mm～5.0 mm，提高縱向開松效果；齒深為3.4 mm，利于轉移。齒形為直齒提高穿刺能力；紡化纖工作角度為10°～15°，棉纖維一般要求10°～20°。高齒密薄齒尖刺輥針布主要運用在紡棉，特別是紡機采棉等。典型型號有AT5010×3621V、AT5010×4020V、AT5610×04211和AT5615×03211。新型高齒密薄齒尖刺輥針布特征與普通針布均為直齒形，對比如下。

針布 高齒密薄齒尖 普通

密度 /［齒·（25.4 mm）-2］90～10043

齒尖厚度/mm0.140.22

縱向齒距/mm2.0～3.65.0

齒深/mm2.012.48

工作角度/（°）10～2010

針布總高/mm5.05.0

表面粗糙度Ra/μm 0.10 0.18

2.3.2 應用實例

以TC5-1型梳棉機為例，紡細絨棉，馬克隆值4.9，短 絨 率14.3%，長 度28.7 mm，含雜3.1%，錫林速度450 r/min，刺輥速度1 200 r/min，梳棉定量24.0 g/5 m，出條速度140 m/min，普梳棉14.6 tex紗。生產中存在問題：刺輥速度1 200 r/min以上時，對纖維損傷較大，降低刺輥速度后，開松度效果較差，滿足不了排雜需要。方案1和方案2均為普通刺輥針布，型號AT5010×05030V，齒密43齒/（25.4 mm）2；方 案3為 高齒密 薄 齒 尖刺輥針布，型號AT5010×03621VCS，齒密85齒/（25.4 mm）2。通過降低刺輥速度和增加齒密，棉結清除率提高，短絨率降低，成紗質量有明顯改善。生條質量對比如下。

方案 方案1方案2方案3

雜質/（粒·g-1）769850

棉結/（粒·g-1）536746

帶籽棉結/（粒·g-1）10199

短絨率/%18.717.916.8

棉結清除率/%83.279.186.9

調整錫林速度和刺輥速度，3種方案紡紗試驗對比如下。

方案 方案1方案2方案3

錫林速度/（r·min-1）470420470

刺輥速度/（r·min-1）1 200970940

條干CV/%15.415.615.5

-50%細節 /（個·km-1）12115

+50%粗節 /（個·km-1）299319268

+200%棉結 /（個·km-1）471505398

單紗強力/cN203.7209.4216.3

強力CV/%10.48.58.1

方案1，刺輥速度較高，成紗細節偏高，單紗強力有降低趨勢；方案2降低了刺輥速度，開松度受到了影響，粗節、棉結有所增加；方案3采取了錫林高速、刺輥低速的措施，棉結、粗節、細節明顯下降，單紗強力有所提高，質量穩定。

綜合對比分析，齒密增加使梳理度提高，雜質更容易暴露，有助于提高刺輥部位后車肚的落雜率，減少了蓋板針布嵌雜、生條含雜、籽屑棉結及成紗紗疵，提高了成紗光潔度、刺輥部位纖維分離度和單纖化率；降低轉移給錫林的纖維束尺寸，有利于減輕后續梳理負荷；在刺輥梳理度提高的前提下降低刺輥速度，減少齒尖對纖維的打擊沖量，確保纖維少損傷，在適當降速情況下也可適當提高機臺產量［3］。

2.4 大齒距薄齒尖刺輥針布

2.4.1 刺輥針布特征

大齒距刺輥針布在增大纖維容納量的同時，保證足夠的齒距和齒深，提高落雜率，減少雜質嵌塞，增強排雜效果［4］。大齒距薄齒尖刺輥針布特征：齒 密20齒/（25.4 mm）2～30齒/（25.4 mm）2，相鄰齒間距由傳統3.0 mm～7.0 mm增加到8.0 mm～13.6 mm；齒頂面積L×B從1.00 mm×0.22 mm調整到1.00 mm×0.15 mm；針布總高保持不變，夾角保持不變，工作面齒底由圓形齒底改為負底齒設計，提高了排雜能力。典型型號有AT5010×08030V和AT5610×01311。新 型 大齒距薄齒尖刺輥針布與普通針布特征如下。其中普通刺輥針布齒密43齒/（25.4 mm）2。

針布 大齒距 普通

刺輥齒形 弧齒形 直齒形

齒尖厚度/mm0.160.22

縱向齒距/mm8.0～13.65.0

齒深/mm2.312.68

工作角度/（°）10～2010

針布總高/mm5.05.0

表面粗糙度Ra/μm0.100.18

2.4.2 應用實例

JWF1211型梳棉機，紡萊賽爾9.7 tex賽絡集聚紗，纖維規格1.33 dtex×38 mm，錫林速度330 r/min，刺輥速度600 r/min，梳棉定量25.0 g/5 m，出條速度110 m/min。由于萊賽爾纖維原纖化程度大，纖維損傷較為嚴重，成紗質量較差。方案1采用普通刺輥針布，型號AT5010×05030V，齒密43齒/（25.4 mm）2；方案2采用大齒距薄齒尖刺輥針布，型號AT5010×08030V，齒密26齒/（25.4 mm）2；通過降低刺輥齒密，生條短絨率降低，成紗切疵有明顯改善，具體生條質量和成紗質量試驗對比如下。

項目 方案1方案2

刺輥針布 普通齒 大齒距

棉結/（粒·g-1）52

短絨率/%9.76.3

條干CV/%13.5012.36

-40%細節/（個·km-1）114.044.0

-50%細節/（個·km-1）30

+50%粗節/（個·km-1）65.036.7

+140%棉結/（個·km-1）687.0435.8

+200%棉結/（個·km-1）5175

條干CVb/%2.11.9

單紗強力/cN203203

增加齒密可以增強分梳能力，但是縱向齒距在梳理中會影響對纖維的縱向打擊，造成纖維損傷，采用大齒距刺輥針布可減少纖維損傷，提高紗線強力，同時可以利用刺輥離心力排除雜質，成紗質量較為穩定。

3 結語

傳統刺輥針布的齒尖厚度、針布工作角度以及基部厚度等齒形設計，關注重點是開松排雜效果，但存在對纖維損傷大、針布衰減周期快等缺陷，對成紗質量以及穩定性均有一定影響；新型刺輥針布設計要重點解決這些問題，其規格參數也有相應的變化，以薄齒尖、不同齒密、不同齒深、不同齒形等特殊設計，達到對纖維轉移、梳理、開松以及減少纖維損傷與降低落棉兼顧的效果；在生產實踐中紡不同纖維時，通過選用駝峰齒形、雙弧齒形、高齒密薄齒尖、大齒距薄齒尖等新型齒形刺輥針布，能夠解決梳理過程中減少纖維損傷與保證質量之間的矛盾，達到高效梳理的效果。